충격 해석 방법에 따른 원형 배열 안테나의 구조 응답 비교

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확장요약문

함정에 탑재되는 장비는 전투 환경 중 수중 폭발 충격환경에 대한 생존을 보장할 수 있어야 한다. 본 연구는 함정 마스트 상부에 설치될 원형 배열 안테나의 수중 폭발 충격 응답을 해석 방법에 따라 비교하였다. 수중 폭발 충격에 대한 Input으로는 MIL-S-901D 충격 시험을 적용하였다. 해당 규격은 시험 규격으로 정해진 Input에 대한 정보가 명시되어 있지 않아 시험 전 해석 검토를 위해 기존에 확보한 시험 데이터를 활용하였다.

확보한 시험 데이터는 중중량 충격 시험 가속도-시간 데이터이다. 본 연구에서 활용할 장비인 원형 배열 안테나는 상대적으로 무게가 적은 중중량 충격 시험으로 시험 데이터와 충격 시험 조건에 있어 차이가 있다. 그러나, MIL-S-901D 시험은 장비의 중량에 따라 해머 높이가 조절되기에, 이를 적용하여 해석에 사용할 Input 조건을 조정할 수 있다. 동일 반발계수 e, 해머의 속도 vₕ, 동일 선형 접촉 강성 k로 가정하면, 운동량 보존과 반발계수 정의로부터 테이블 속도 V와 조건 1(계측 데이터) 대비 조건 2(원형 배열 안테나)일 때의 속도비 κᵥ가 얻어진다. 또한, 해머와 테이블의 접촉 거동을 스프링 거동이라 하였을 때 반 정형파로 나타낼 수 있는데 이는 지속시간T_c, 최대 가속도 aₚ 이므로 가속도 비 (κ_A), 시간 비(κ_T) 를 나타낼 수 있다.

이렇게 얻은 비례 식에 조건1과 조건2에 대한 질량을 대입하여 나타내면, 속도비 κᵥ≈1.00x, κ_A≈1.0xx, κ_T≈0.9xx 으로 확보한 시험 데이터 대비 낮아진 해머 높이를 가지는 원형 배열 안테나에 동일한 Input을 적용하여도 문제없음을 확인하였다.

위 과정을 통해 조건1의 가속도 시간 이력을 바탕으로 수행할 해석 방법은 세 가지로, 시간-가속도 이력의 과도 응답 해석, 응답 스펙트럼 해석(SRSS, NRL-SUM) 방법을 사용하여 이들 간의 응답을 분석한다.